CN101473700B - 在复杂网络上传输信息的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明方法包括，一方面，预先给每个能够与网络上传输的信息相关的微型组件模块(Mx)分配一个标识符，并且当把该模块(Mx)安装到网络上时，使该模块(Mx)所处地点的地理位置有关的数据与该标识符相关联，以便能够随后独立于其在网络中的位置而确定模块安放位置，而另一方面，当在网络上向模块(Mx)发送信息时，利用能接收信息的模块(Mx)识别该信息，并且利用识别了信息的模块而系统、同步地再现该信息，直到信息在整个网络上传输而且所有的模块(Mx)都至少一次接收和转发信息。

Description

在复杂网络上传输信息的方法及装置
本发明涉及一种在复杂网络上传输信息的方法及装置。
本发明特别地，但又不是唯一地，应用于由配电网互连的多个模块之间的信息交换，而配电网可同时用于模块的电源和利用调制载波电流作为模块之间的数字信息传输通信网。
本发明特别适合于城市照明灯架的遥控和远距离监测。
在这类应用中，在网络上连接一个中心控制站和多个电子模块，以便：
--一方面，提供进行遥控或远程参数测量的可能性，
--另一方面，把这些电子模块所探测的信息传输到中心站。
业已证实，配电网一般都具有比较复杂的拓扑布局，包括大量随机分布的交叉。而且，该配电网准确的拓扑布局的分辨往往是隐没的，这种配电网通常都是由于几十年进行的相继连接的安装操作而形成的。
此外，载波电流传输距离相对来说比较短。因而为了能传送到其收件人，必需对所传输的信息进行中继转发。
特别是，配电网随着连接到该同一网络上的用户及地点的变化，其阻抗变化很大。
而且，所使用的缆线类型（架空的，扭转的，掩埋的，单相的或三相的）根据环境状况常常有很大的变化，并且适合于每种类型电缆的线路阻抗变化也很大。
因此，利用载波电流技术，根据现行标准，只要想要在电网络上远距离传输数据，必须配置一个信息再生系统。
由于阻抗和衰减的非可控性，似乎难于预期哪些模块能重新放大信息。
此外，如果人们希望能够分别地与每个模块通信，那就必需提供适合每个模块的地址。
对于这种网络，对每个模块确定地址提出了很多问题。
实际上，首先必须的是，人们想要使与之通信的不同模块寻址方式能够适用于电网络的任何拓扑布局。其次，如果人们希望互连大量的模块，模块的寻址应该能够在没有可造成出现大量误差的令人厌倦的操作情况下实现。还必须能够比较方便地在电网络中增加模块，又没有必要对其它模块进行手动干预。
法国专利FR 9505749中已推荐了一种寻址方式，它需要对每个无地址的模块以及对已设置地址的模块进行手动操作，模块相对于位于树枝状网络的根部的中央单元直接处在上游方。无地址模块的地址要根据上游模块的地址而确定。因而该方法的缺点是现场操作人员必须介入，这些操作人员应操作每个模块的控制按钮。
法国专利FR 0001559还提出了一种自动寻址的方法，按照该方法，每个模块的地址都是由直接处于上游方模块的地址所确定的，此地址在网络上由上游模块发送到寻址信息中。这种可以得到很好效果的方法仍然较难实施，并且在相对复杂的网络中也不太适合。
因此更具体地说，本发明的目的是解决上面所提到的问题，特别是，所传输信息的再生问题以及有关模块寻址的问题。
为此，本发明方法包括至少以下几个步骤：
--预先对每个模块确定一个标识符，比如，模块的制造序号，并且，当该模块安装到网络上时，使有关此模块装设场所地理位置的数据与该标识符相关联，以便随后能够对该模块独立于其在网络中的位置而利用其标识符定位。
--当在网络上向模块和/或中央单元发送信息时，由连接到网络的能够接收信息的模块识别和/或确认该信息，并且利用识别和/或确认了信息的模块在网络上系统地和同时地再现该信息，这种信息的再现可以使其它一些模块变得能够接收信息，并且在识别和/或确认以后，可以轮到它们再转发该信息：从每次信息再现开始，那些其它模块识别了信息并能够进行另一个再现，以此类推。这种过程一直重复到信息在整个网络上传输并且所有的模块都至少一次接收和转发信息。因此可确保信息能正常到达其一个（或多个）收件目的地。
为了能够同时转发，在放大的技术接口之外，必不可少的是，模块的探测及发送系统全部由微信息处理机实现，该微处理机受石英器件控制：模拟型译码不能确保对信息同时发生的足够保证。
该同时发生可以借助于现行的微信息处理机（20MHz及以上）的运行速度而得以保证。从信息被设于每个模块中的微处理机确认的那一刻起就得到了同时发生。
为了避免信息冲突的问题，信息传输的触发或是由中央单元起动或是由区域单元UZ起动。
上述方法有多项优点。它尤其可以：
--在不改变传输的情况下改变电网络的结构，
--在无需特别预防措施，并在不会对传输造成任何后果的情况下，在电网络上增加一些新模块，
--在通信网络的任何地点都可拥有所传输的信息。
下面以非限制性的实例来描述本发明的一种实施方式，同时还参考附图，其中：
图1概括示出了一种照明配电网（公用的或私人的），在该网络上使用本发明的方法；
图2是一个方框示意图，其描述了图1所示配电网中所用的照明灯的控制及调节模块的结构布局；
图3是总的工作运行程序方框图。
在图1所示的实例中，照明配电网使得可对两个电气设备柜1、2进行干预，各电气柜可借助于树枝状配电网向确定的区域内的各照明灯供电。
在该实例中，两个区域的树枝状配电网之间利用两个耦合器3及3，连接，这可以使电网络隔离的同时从一个区域向任一其它区域传输信息。
当然，本发明并未限定在所确定的一定数量的耦合器。由一个或几个耦合器连接的全部区域称为区网（secteur）。在同一个区网包括几个耦合器的情况下，其中一个耦合器出故障时，其它一些耦合器就成了整个区网的中继。一个区网确定了传输网络而且通常都装配有一个用内部编号Z标识的传输单元UTz 4，该内部编号在此与电气设备柜1相关联。该传输单元UTz 4可发送（或接收）信息，例如能发送信息到达远距离的处理机5（或接收来自）远距离的处理机5的信息，该处理机5利用电话网、互联网或任何其它传输网构成了PC控制站。
此外，由内部编号y所标识的区域单元UZ 6、7安装在电气设备柜1、2中。
照明灯的控制及调节是由安排在照明灯供电线路上的控制/调节模块Mx保证的，这些控制/调节模块有一个由内部编号X构成的标识符。
如附图2所示，这些控制/调节模块Mx都包括一个连接到电网络接口9的石英器件所控制的处理机8，其连接到电网络11利用了两个线路，即：
-配备了接收放大器的接收线路12。
-配备了发送放大器的发送线路13。
模拟电子分系统，特别是电网络接口9和发送放大器13及接收放大器12，都应该采用一些其公差足够精确的元件，以便避免随制造过程而不同的各种相位旋转。
在电网络上的信息传输可以利用频率或相位调制的纯载波频率进行。每个信息都可由下列部分组成：
-引言，比如由一种指示有信息跟随的载波组成，
-信息的序号，
-借助于远距离处理机5、传输单元4、区域单元6和7或控制/调节模块Mx的标识符，标识信息的来源，
-发射机的内部编号，
-区域号，以及可能的初始（départ）号，
-相关的收件人或组的编号（可能关系到所有的控制/调节模块Mx，一组模块Mx或甚至单一的模块Mx），
-一些指令数据，例如可能涉及遥测参数（téléparamétrage）、减速比等，甚至控制/调节模块Mx的状态数据（这些数据例如可能涉及照明灯的故障等等），
-按照预定算法的信息控制数据。
控制/调节模块的设计使得能够对网络上传输的信号执行预定时间的内处理步骤，目的是可以识别和可以处理能与其相关的“令人感兴趣”的信号。
由于这些令人感兴趣的信号都是利用载波调制（例如频率或相位调制）而被传输的，该载波的存在时间应该是足够的以便覆盖内处理时间。
在网络上发送时，由控制及调节模块Mx所执行的操作顺序示于图3。
该操作顺序包括以下几个操作阶段：
-执行内处理的阶段（程序块12）。
-在网络上探测载波存在的阶段（程序块13）。该阶段的目的是识别所接收的正常载波频率，例如130KHz的频率。如果没有任何载波被探测到，系统就转到内处理执行阶段12。如果探测到了正常频率的载波，系统就转到下一个阶段。
-探测载波调制（《启动》）及信息开始的阶段（程序块14）。
如果探测到任何有意义的调制，系统转到内处理执行阶段12，否则系统首先转到信息解码阶段（程序块15）然后再转到有效性的控制阶段（程序块16）。
-确认信息的阶段（程序块17）。信息有效性的控制是通过对所接收数据应用一种计算算法以及通过对所得结果与含在所接收信息中的控制数据进行比较而实现的。如果信息未被确认，系统就转到内处理执行阶段12，否则系统转到下一个阶段。
-确定新信息存在与否的阶段（程序块18）。该阶段例如是采用与模块Mx所存储的最后信息进行比较而实现的。如果没有任何新信息被探测到，系统就转到内处理执行阶段12，否则系统转到下一个阶段。
-新信息Nm存储到模块存储器中的阶段（程序块19）。
-在网络上转发信息的阶段（程序块20）。该阶段是在一段精确时间之后被起动的，此精确时间的开始是由新信息的结束确定的。
-处理新信息Nm的阶段（程序块21），在该阶段过后系统转到内处理阶段12。
上述方法的一个优点就在于，它使得可以解决安装在多相配电线上的模块之间的通信问题，这些模块可以安排在中性线与配电线的不同相之间。
实际上，在这种情况下，由于感应作用而在其它相上传播一个衰减信号。该初始衰减信号的再现过程使得可以在配电线上得到一些再现信号，其振幅与原始信号所应用的相的振幅相同。

Claims (20)

1.利用调制载波电流在配电网络上传输信息的方法，在该配电网络上连接了一个区域单元（6，7）以及多个控制/调节模块（Mx），这些控制/调节模块能够与该信息相关，
其特征在于，该方法包括至少以下几个步骤：
--预先对每个控制/调节模块（Mx）确定一个标识符，并且，当该控制/调节模块（Mx）安装到网络上时，使有关此控制/调节模块装设场所地理位置的数据与该标识符相关联，以便随后能够对该控制/调节模块（Mx）独立于其在网络中的位置而利用其标识符定位，
--当在网络上向控制/调节模块（Mx）发送信息时，由连接到网络的能够接收信息的控制/调节模块识别和/或确认该信息，并且利用识别和/或确认了信息的控制/调节模块（Mx）在网络上系统地和同时地再现该信息，这种信息的再现使其它一些控制/调节模块变得能够接收信息，并且在识别和/或确认以后，轮到它们再转发该信息，从而，从每次信息再现开始，那些其它控制/调节模块（Mx）识别了信息并能够进行另一个再现，这种过程一直重复到信息在整个网络上传输，并且所有的控制/调节模块（Mx）都至少一次接收和转发信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由控制/调节模块（Mx）所进行的转发都是同时发生的，并且转发的同时发生是借助于装配于上述控制/调节模块（Mx）中的由石英器件所控制的微处理机的工作频率来保证的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，转发的同时发生是从装配在每个控制/调节模块（Mx）中的微处理机（8）确认了信息的那一刻起而获得的。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，信息传输的启动是由区域单元（6，7）激励的。
5.根据上述权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述网络是公共照明灯的配电网络，并且所述控制/调节模块（Mx）都是照明灯的控制/调节模块。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，控制/调节模块（Mx）都包括一个连接到电网络接口（9）的且由石英器件控制的微处理机（8），其与电网络（11）的连接利用了两个线路，即：
-配备了接收放大器的接收线路（12），
-配备了发送放大器的发送线路（13）。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，配电网络使电气设备柜（1，2）起作用，借助于树枝状配电网络向确定区域内的各个照明灯供电，不同区域的树枝状网络之间利用一些耦合器（3）连接，这些耦合器使信息从一个区域传输到另一个区域，同时还让电网络被隔离，由一个或多个耦合器（3）连接的全部区域构成了一个区网，该区网装备了一个利用与电气设备柜相关联的内部编号所识别的传输单元，该传输单元能够与远距离处理机（5）通信，并且每个信息都是由以下部分组成：
-引言，
-信息的序号，
-借助于远距离处理机（5）、传输单元、区域单元或控制/调节模块的标识符，标识信息的来源，
-发射机的内部编号，
-区域号，
-相关的收件人或组的编号，
-一些指令数据，
-按照预定算法的信息控制数据。
8.根据上述权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，由控制/调节模块执行的操作顺序包括以下的操作：
-执行内处理的第一阶段（12），
-在网络上探测载波存在的第二阶段（13），如果没有载波，系统回第一阶段，否则转到第三阶段，
-探测载波调制及信息开始的第三阶段（14），如果无任何有意义的调制被探测到，则系统转到第一阶段，否则系统转到信息解码阶段（15），然后再转到信息有效性的控制阶段（16），
-确认信息的第四阶段（17），如果信息未被确认，系统就转到第一阶段，否则系统转到下一阶段，
-确定新信息存在与否的第五阶段（18），如果没有任何新信息被探测到，系统就转到第一阶段，否则系统转到下一个阶段，
-新信息（Nm）存储到控制/调节模块存储器中的第六阶段（19），
-在网络上转发信息的第七阶段（20），该阶段是在一段精确时间之后被起动的，此精确时间的开始是由新信息的结束确定的，
-处理新信息Nm的第八阶段（Nm21）。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标识符是所述控制/调节模块（Mx）的制造序号。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，配电网络使电气设备柜（1，2）起作用，借助于树枝状配电网络向确定区域内的各个照明灯供电，不同区域的树枝状网络之间利用一些耦合器（3）连接，这些耦合器使信息从一个区域传输到另一个区域，同时还让电网络被隔离，由一个或多个耦合器（3）连接的全部区域构成了一个区网，该区网装备了一个利用与电气设备柜相关联的内部编号所识别的传输单元，该传输单元能够与远距离处理机（5）通信，并且每个信息都是由以下部分组成：
-引言，
-信息的序号，
-借助于远距离处理机（5）、传输单元、区域单元或控制/调节模块的标识符，标识信息的来源，
-发射机的内部编号，
-区域号，以及初始号，
-相关的收件人或组的编号，
-一些指令数据，
-按照预定算法的信息控制数据。
11.利用调制载波电流在配电网络上传输信息的方法，在该配电网络上连接了一个中央单元以及多个控制/调节模块（Mx），这些控制/调节模块能够与该信息相关，
其特征在于，该方法包括至少以下几个步骤：
--预先对每个控制/调节模块（Mx）确定一个标识符，并且，当该控制/调节模块（Mx）安装到网络上时，使有关此控制/调节模块装设场所地理位置的数据与该标识符相关联，以便随后能够对该控制/调节模块（Mx）独立于其在网络中的位置而利用其标识符定位，
--当在网络上向控制/调节模块（Mx）和/或中央单元发送信息时，由连接到网络的能够接收信息的控制/调节模块识别和/或确认该信息，并且利用识别和/或确认了信息的控制/调节模块（Mx）在网络上系统地和同时地再现该信息，这种信息的再现使其它一些控制/调节模块变得能够接收信息，并且在识别和/或确认以后，轮到它们再转发该信息，从而，从每次信息再现开始，那些其它控制/调节模块（Mx）识别了信息并能够进行另一个再现，这种过程一直重复到信息在整个网络上传输，并且所有的控制/调节模块（Mx）都至少一次接收和转发信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，由控制/调节模块（Mx）所进行的转发都是同时发生的，并且转发的同时发生是借助于装配于上述控制/调节模块（Mx）中的由石英器件所控制的微处理机的工作频率来保证的。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，转发的同时发生是从装配在每个控制/调节模块（Mx）中的微处理机（8）确认了信息的那一刻起而获得的。
14.根据上述权利要求11-13之一所述的方法，其特征在于，信息传输的启动是由中央单元激励的。
15.根据上述权利要求11-13之一所述的方法，其特征在于，所述网络是公共照明灯的配电网络，并且所述控制/调节模块（Mx）都是照明灯的控制/调节模块。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，控制/调节模块（Mx）都包括一个连接到电网络接口（9）的且由石英器件控制的微处理机（8），其与电网络（11）的连接利用了两个线路，即：
-配备了接收放大器的接收线路（12），
-配备了发送放大器的发送线路（13）。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，配电网络使电气设备柜（1，2）起作用，借助于树枝状配电网络向确定区域内的各个照明灯供电，不同区域的树枝状网络之间利用一些耦合器（3）连接，这些耦合器使信息从一个区域传输到另一个区域，同时还让电网络被隔离，由一个或多个耦合器（3）连接的全部区域构成了一个区网，该区网装备了一个利用与电气设备柜相关联的内部编号所识别的传输单元，该传输单元能够与远距离处理机（5）通信，并且每个信息都是由以下部分组成：
-引言，
-信息的序号，
-借助于远距离处理机（5）、传输单元或控制/调节模块的标识符，标识信息的来源，
-发射机的内部编号，
-区域号，
-相关的收件人或组的编号，
-一些指令数据，
-按照预定算法的信息控制数据。
18.根据上述权利要求11-13之一所述的方法，其特征在于，由控制/调节模块执行的操作顺序包括以下的操作：
-执行内处理的第一阶段（12），
-在网络上探测载波存在的第二阶段（13），如果没有载波，系统回第一阶段，否则转到第三阶段，
-探测载波调制及信息开始的第三阶段（14），如果无任何有意义的调制被探测到，则系统转到第一阶段，否则系统转到信息解码阶段（15），然后再转到信息有效性的控制阶段（16），
-确认信息的第四阶段（17），如果信息未被确认，系统就转到第一阶段，否则系统转到下一阶段，
-确定新信息存在与否的第五阶段（18），如果没有任何新信息被探测到，系统就转到第一阶段，否则系统转到下一个阶段，
-新信息（Nm）存储到控制/调节模块存储器中的第六阶段（19），
-在网络上转发信息的第七阶段（20），该阶段是在一段精确时间之后被起动的，此精确时间的开始是由新信息的结束确定的，
-处理新信息Nm的第八阶段（Nm21）。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述标识符是所述控制/调节模块（Mx）的制造序号。
20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，配电网络使电气设备柜（1，2）起作用，借助于树枝状配电网络向确定区域内的各个照明灯供电，不同区域的树枝状网络之间利用一些耦合器（3）连接，这些耦合器使信息从一个区域传输到另一个区域，同时还让电网络被隔离，由一个或多个耦合器（3）连接的全部区域构成了一个区网，该区网装备了一个利用与电气设备柜相关联的内部编号所识别的传输单元，该传输单元能够与远距离处理机（5）通信，并且每个信息都是由以下部分组成：
-引言，
-信息的序号，
-借助于远距离处理机（5）、传输单元或控制/调节模块的标识符，标识信息的来源，
-发射机的内部编号，
-区域号，以及初始号，
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